JPWO2005066918A1 - シュミレーション装置 - Google Patents

Abstract

各種車輛、航空機、船舶のインタラクティブな操縦やインタラクティブなゲームを、奥行きや距離感を視認可能な３次元画像を、実写やコンピュータ・グラフィックスをシミュレーション化することによってモジュール化した環境モジュールや動きモジュールを選択することで、より高速で、動き再現性をより高精度化した環境のもとで様々なバリエーションのより現実に近い感覚で仮想体感をすることができるシミュレーション装置を提供するもので、搭乗者の操作入力に従って操作される対象システムをシミュレートし、対象システムのシステムの状態および／またはシステム内における人物が知覚する体感情報を再現するシミュレーション装置を、シミュレーションソフトを実行するシミュレーションソフト実行部と、搭乗者が前記シミュレーションされた対象システムを操作する操縦装置と、搭乗者の対象システム内での景観の奥行き感や距離感を再現する立体映像表示装置、音声再生装置、座席等のモーション再現装置、振動再現装置、匂い再現装置、気象状態再現装置のうち、少なくとも立体映像を表示する立体映像表示装置を備えたシミュレーション駆動部と、を備え、搭乗者に奥行き感や距離感を体感できる立体画像表示をすることができ、且つインタラクティブなシミュレーション動作をすることが可能となるように構成した。

Description

この発明は、各種車輛、航空機、船舶の双方向型（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）操縦やインタラクティブなゲーム（プレイヤーが筋の展開を選択できるゲームをいう。）を仮想体感することができるシミュレーション装置（ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）に係り、特に、画像の動きを実写やコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）をシミュレーション化してモジュール化された環境状況データや動きデータを選択することで、様々なバリエーションに即応することができるシミュレーション装置及びシミュレーション装置のデータ授受方法に関する。

技術背景

良く知られているように、シミュレーション装置は、シミュレートするシステム、例えば、車両や航空機等において、操縦者が体感する状況を仮想体験することができる装置として、車輛、航空機、船舶の操縦者訓練用のものから、ゲームセンター、遊園地等の遊技場に設置されるゲームマシン、或は、家庭で使用されるビデオゲーム用ものまで多種多様のものが提案されている。
ところで、従来のこの種のシミュレーション装置としては、殆どのものが２次元映像（平面映像）と音声とを再現し、これを基に操作者が操縦可能な、即ち、インタラクティブにシミュレート可能とするコンピュータゲームが知られている。これらのゲームとしては、自動車のレーシングゲーム、飛行機の飛行シミュレーションゲーム、鉄道車両の運転シミュレーションゲームなど、これも多種多様のものが提案されている。
しかしながら、このような従来のコンピュータゲームやシミュレーション装置は、単に平面的な２次元映像と、この画像に対応する音声が再生されているだけであるため、奥行き感覚がなく、例えば、ブレーキングしたときの車両等の停止までの距離感が掴めない等の課題を有していた。
一方、動きを体感できるシミュレーション装置としては、例えば、操縦席に振動や回転或は揺動を与え、操縦者に臨場感を与える立体シミュレーション装置がテーマパークのアトラクション等で用いられている。しかし、これらの動きも、実際の機体の動きから作成したものではなく、モーションプログラマーが手動で入力した動きプログラムによってコントロールしているのが現状である。
しかし、このような従来の立体シミュレーション装置は、操縦できるモードが限定されているため、実際の車両等の動きに即した操縦が不可能であり、実際の車両等の操縦とは似ても似つかぬ単なるゲームとしての趣向性しかないため、ストーリが同じとなり飽きられ易い、という問題を有していた。
また、本格的なシミュレーション装置として、航空機の操縦者訓練用のシミュレーション装置が知られている。この操縦者訓練用のシミュレーション装置は、シミュレートする機体の実物大のコックピットに操縦者を搭乗させ、前方スクリーンに立体映像や平面映像、音声を提供しつつ、実物のコックピット全体を、操縦者の操縦に対応させて大がかりな駆動システムで動かし振動させているものであって、操縦者訓練の目的のために莫大な費用を費やして製造された専門の大型装置であり、航空機のシミュレーションのみ、それも一種類の機体のシミュレーションしか行えないものであり、汎用性があるものではなかった。また、このようなシミュレーション装置は、操縦者訓練専用のものであり、一般者が手軽にシミュレーションを楽しむことができるものではなかった。
この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、各種車輛、航空機、船舶のインタラクティブな操縦やインタラクティブなゲームを、奥行きや距離感を視認可能な３次元画像を、実写やコンピュータ・グラフィックスをシミュレーション化することによってモジュール化した環境モジュールや動きモジュールを選択することで、より高速で、動き再現性をより高精度化した環境のもとで様々なバリエーションのより現実に近い感覚で仮想体感をすることができるシミュレーション装置及びシミュレーション装置のデータ授受方法を提供しようとするものである。

請求の範囲１の発明は、搭乗者の操作入力に従って操作される対象システムをシミュレートし、対象システムのシステムの状態および／またはシステム内における人物が知覚する体感情報を再現するシミュレーション装置であって、シミュレーションソフトを実行するシミュレーションソフト実行部と、搭乗者が前記シミュレーションされた対象システムを操作する操縦装置と、搭乗者の対象システム内での景観の奥行き感や距離感を再現する立体映像表示装置、音声再生装置、座席等のモーション再現装置、振動再現装置、匂い再現装置、気象状態再現装置のうち、少なくとも立体映像を表示する立体映像表示装置を備えたシミュレーション駆動部と、を備え、搭乗者に奥行き感や距離感を体感できる立体画像表示をすることができ、且つインタラクティブなシミュレーション動作をすることが可能となるように構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲２の発明は、請求の範囲１のシミュレーション装置において、前記シミュレーション駆動部にはソースモジュール部が接続され、このソースモジュール部に格納されるデータは、シミュレーション駆動部の各再生装置に対応する実際のシステムにおける計測データに基づいて作成したものであることを特徴とするものである。
請求の範囲３の発明は、請求の範囲１または請求の範囲２のシミュレーション装置において、前記シミュレーション駆動部の各装置は、基準時間に同調するように制御されることを特徴とするものである。
請求の範囲４の発明は、請求の範囲１ないし請求の範囲３のいずれかのシミュレーション装置において、前記動きモジュールは、対象システムの搭乗者席での動きのを格納しており、前記シミュレータ制御装置はモーション駆動装置を駆動する自由度に合致する信号であって、前記表示映像情報と同調した駆動信号を出力する動きデータ制御装置を備えたことを特徴とするものである。
請求の範囲５の発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲４のいずれかに記載のシミュレーション装置において、前記プログラムソフト実行部は、シミュレーション駆動部とイニシャルデータの授受を行い、動きデータ制御装置にシミュレーション駆動部の駆動可能情報に合致した駆動情報を出力させることを特徴とするものである。
請求の範囲６の発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲５のいずれかのシミュレーション装置において、前記シミュレーション装置には搭乗者の生体情報を採取する生体センサを備え、シミュレーション制御装置は、搭乗者の状態を出力することを特徴とするものである。
請求の範囲７の発明は、請求の範囲６に記載のシミュレーション装置において、前記シミュレーション装置は、生体センサからの情報により、シミュレーションストーリを変化させることを特徴とするものである。
請求の範囲８の発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲９のいずれかのシミュレーション装置を駆動するシミュレーション装置のデータ授受方法であって、シミュレーション装置に入力される各データを送受信する手順が予め統一されたフォーマットにより記述されていることを特徴とするものである。

図１は、本発明に係るシミュレーション装置の基本構成を示すブロック図である。
図２は、本発明に係るシミュレーション装置の実施形態を示すブロック図である。
図３はシミュレーション装置の、初期設定項目のうち車両の選択リストを示す図である。
図４はシミュレーション装置の、初期設定うち走行個所の選択リストを示す図である。
図５は、シミュレーション装置の、モーションジェネレータの内容の一例示す図である。
図６は、シミュレーション装置の、振動ジェネレータの内容の一例を示す図である
図７は、シミュレーション装置のデータ指定様式の一例を示す図である。
図８は、シミュレーション装置のモーションジェネレータの出力の状態を示す図である。
図９は、シミュレーション装置の他の例に係るモジュール部の構成を示す図である。

以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、この発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、本明細書において「動源」とは、動きデータをパッケージ化したファイルを意味する概念である。「動源」は、例えば、自動車の場合、その車種、右旋回の動作、左旋回の動作、エンジンの型式、走行場所（市内、鈴鹿・富士・茂手木サーキット、山道、アイスバーン、雪道等）、気象条件等の個々の環境を光ディスク、メモリ素子等にモジュール化し記録したものをいい、これら動源の中から１又は複数を選択して、これを組み合わせることで、所望の仮想走行体験をすることができる。
図１は、本発明に係るシミュレーション装置の基本構成を示すブロック図、図２は、本発明に係るシミュレーション装置の実施形態を示すブロック図である。
本例において、シミュレーション装置１０は、シミュレーション装置１０を駆動するデータファイルを格納するソースモジュール部１００と、前記ソースモジュール部１００からの信号を処理して駆動信号にするシミュレーション制御装置２００と、前記シミュレーション制御装置２００の駆動信号に基づいて搭乗者１にシミュレーション動作を行うシミュレーション駆動部３００と、前記ソースモジュール部１００の出力に前記操縦装置からの入力信号を加算して前記シミュレーション制御装置２００に送出する全体処理装置と前記ソースモジュール部１００と、記録媒体６００等のシミュレーションソフトウエアを再生し、ソースモジュール部１００とシミュレーション制御装置２００とにデータを転送するとともに全体の制御を行うシミュレーションソフト実行部５００とからなる。
以下、シミュレートする対象は自動車であるものとして説明する。また、シミュレーションソフトウエアが格納された記録媒体６００には、制御プログラムの他、シミュレートする自動車の立体映像データ、サラウンド音声データ、モーションモジュール用データ、振動モジュール用データ、匂いモジュール用データ、気象モジュール用データが格納されている。これらのデータは記録媒体６００に格納されたデータであり、実際のシステム中の稼働中に採集したデータ、例えばモーションデータであれば、実際の自動車の動きを計測することにより得る。また、同様に、音声データ、振動データ、匂いデータ、気象状態データも実際の計測データからファイル化して記録媒体に格納されたデータを得る。また、立体映像データはコンピュータ・グラフィックスで得たものをファイル化して格納しておくか、実写の映像データをファイル化して格納しておく。また、本システムの同調には、映像データの各フレームに付された時刻を基準として用い、各データにもその同調信号として映像データと同周期の基準時間を付記するものとしている。なお、前記記録媒体に記録される情報は、シミュレーション装置を汎用化するため、形式を規格化しておくことが望ましい
シミュレーションソフト実行部５００は、前記記録媒体６００を再生するソフト読取部５１０と、サラウンド音声を発生するサラウンド音声発生部５２０と、立体映像を再生する立体映像発生部５３０と、前記ソースモジュール部１００の各モジュール中からシミュレーションに必要なモジュールのファイルを決定するモジュールファイル決定部５５０とを備える。
シミュレーション駆動部３００は、搭乗者１が着席するシート３７０、該シート近傍に設けられ、シミュレートする対象すなわち車両を自動車を操縦する操縦装置３８０、および搭乗者に対象システム内における体感状態を再現する再現装置として、前記搭乗者１に立体映像を表示する立体映像表示装置３２０、搭乗者１に、５．１サラウンド音声を再生するサラウンド音声表示装置３２０、シートを縦揺れ（ピッチング）、横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度で動作させるモーション駆動装置３３０、シート３７０に振動を与える振動駆動装置３５０、匂いを発生する匂い発生装置３５０、および搭乗者１に体感気象を再現する気象再現装置である送風機３６０を含んで構成される。
また、本例では、前記操縦装置３８０に操作に対する反力を生成するフィードバックメカニズム３９０を備えている他、搭乗者１の心拍数と呼吸数を計測する生体センサ４００を備える。また、本例では、操縦装置３８０には、操舵ハンドル３８１、ギヤチェンジレバー３８２、アクセルペダル３８３、ブレーキペダル３８４が設けられ、これらの操作により車両の運転をシミュレートする。また、本例では、フィードバックデータ装置から、操舵ハンドル３８１、ギヤチェンジレバー３８２、アクセルペダル３８３、ブレーキペダル３８４には操作に相当する反力が与えられる。
本例では、例えば液晶パネルを用いた立体映像表示装置３２０には車窓からの景色、車両の走行風景、道路マップ等が立体的に表示される。
また、シート３７０に設けられたシートベルトあるいはクッションには搭乗者１の心拍および呼吸数をモニタする生体センサ４００が設けられている。この生体センサ４００は、公知のものを用いればよい。この生体センサ４００の出力は公知の手法で心拍信号と、呼吸信号に変換され、シミュレーションソフト実行部５００にフィードバックされる。
シミュレーションソフト実行部５００では、この生体センサ４００からの信号を受け、乗り物酔い等の身体の不調を察知して、シミュレーション駆動部を停止させたり、搭乗者の興奮度に応じてゲームのストーリ展開を変更させたりすることができ、搭乗者の興味を引くことができる。また、搭乗者の興奮度を搭乗者自身に表示することもできるほか、シミュレーション装置の管理者が搭乗者の身体の状態の記録を採り後のソフトウエアの開発の参考にすることができる。
さらに、本例では、モーション駆動装置３３０にはモーション駆動装置３３０の駆動範囲を超えたことを判定するリミッタ４４０の他、現在のモーション駆動装置３３０の状態すなわち絶対位置や姿勢データを格納した現状動作情報メモリ４２０と、このシミュレーション駆動部３００が駆動できる駆動系についての情報、すなわちシートを縦揺れ（ピッチング）、横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度であること示す情報の他、ＩＤを格納する固有情報ステータスメモリ４３０とを備えている。
また、ソースモジュール部１００は、モーションモジュール１１０、振動モジュール１２０、匂いモジュール１２０、気象状態モジュール１４０を備える。このソースモジュール部１００には、記録媒体等のデータディスクを再生するシミュレーションソフト実行部５００が接続されている。
本例では、各モジュール１１０〜１４０はシミュレートする対象の情報例えば車の種類、走路の条件により選択されたモーション、振動、匂い、気象条件に関するデータをソフト読取部５１０が再生した記録媒体６００から書き込まれ、これらのデータをファイル定められた形式で格納している。これは例えば、図５に示すような車の各種動きを６軸の自由度で格納している。また、図６に示すような車の振動も同様に格納している。また、匂い、気象条件に関する前記車の種類、走路の条件により発生する状態のデータを格納している。これらのデータは車両の走行状態に合致するデータがモジュールファイル決定部５５０で指定され、図７に示すように出力される。この形式は、本例に限られず必要に応じて変更できる。しかし、シミュレーション装置を汎用化するため、形式を規格化しておくことが望ましい。
また、これらのモジュール１１０〜１４０は、シミュレーション対象に応じた記録媒体６００を再生することにより、モジュール内のデータを書き換えることができる。これにより、例えば車、飛行機などのシミュレーション対象に応じてモジュールを書き換えることにより、簡単に対応することができる。
さらに、本例では、上記ソースモジュール部１００からのデータを処理し前記シミュレーション駆動部３００に送出するシミュレーション制御装置２００が設けられている。このシミュレーション制御装置２００は、前記ソースモジュール部１００の各ソースのデータをシミュレーション駆動部３００の各駆動装置で再現できる信号に変換すると共に、前記操縦装置３８０の操作によって変化する対象システムの挙動に従って信号を変更するものである。尚、本例では（立体映像、及びサラウンド音声については、シミュレーション駆動部３００からの信号により立体映像データ制御装置２１０を経てサラウンド音声発生部３１０へ、立体映像表示制御装置２２０を経てサラウンド音声表示装置３２０に入力され、また、立体映像発生部５３０から、立体映像表示制御装置２２０を経て立体映像表示装置３２０に入力される。
このシミュレーション制御装置２００は、モーションデータを制御するモーションデータ制御装置２３０と、振動データを制御する振動データ制御装置２４０と、匂いデータを制御する匂いデータ制御装置２５０と、気象状態データ、本例では風量を制御する気象状態制御装置であるファン制御装置２６０と、各制御装置２１０〜１６０の出力を同調させる同調装置２７０とからなる。この同調装置は、前記立体映像データの各フレームに付記された基準時刻（タイムコード）を基準として、各音声、モーション、振動、匂い、気象の各データが同調するよう、各制御装置２１０，２３０〜２６０での処理を遅延または先送りするように指示する。すなわち、本例では、立体映像、音声、モーション、振動等の各再現が時間のずれなく行われ、搭乗者の乗り物酔いを防止できる。
次に、モーション制御装置２３０について説明する。本例でモーションデータ制御装置２３０は、モーションデータ比較器２３１とモーションデータコンバータ２３２とモーションベースコントローラ２３３とを含んで構成される。モーションデータ比較器２３１は、操縦装置３８０からの信号により、モーションモジュール１１０で指定されたモーションモジュール１１０のファイルの値、現状動作情報メモリ４２０との値を比較して、その差分値をフィードバックメカニズム３９０とモーションデータコンバータ２３２に出力する。モーションデータコンバータ２３２は、この６自由度（６軸）の運動データをシートの縦揺れ（ピッチング）、横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度（３軸）の姿勢データに変換してモーションベースコントローラ２３３に出力する。これにより、搭乗者は、あたかも自動車が加速減速移動したような感覚をえることができる。
この際モーション駆動装置３３０からの絶対位置情報及び姿勢データを参照する他、リミッタ４４０からの信号により、所定の値以上にモーション駆動装置３３０が駆動されないよう制御する。
尚、モーションデータコンバータ２３２におけるモーションデータの変換は公知技術（特開平２００３−１０３０号公報参照）であるのでその説明は省略する。
次に、図２に基づいて、本例に係るシミュレーション装置の作動について説明する。この例は、主として座席の駆動（モーション）制御を例とするが、他のシミュレーション要素ももの例と同様に制御される。
まず、操縦装置３８０を入力手段として、車両走行のシミュレーションの初期条件を設定する。この時イニシャライズ手順として、ＩＤの確認、ステータスの確認がお粉あわれる。
本例では初期条件を選択する指標として、車両条件とし図４に示すような車種（ａ），エンジン（ｂ），シフト（ｃ）、タイア（ｄ）、エア圧（ｅ）等を選択できる。また、走行地の条件としてとして、走路（Ｉ，Ｉ−Ｉ…Ｉ−ＩＶ）、走行月（ＩＩ）、走行時時刻（ＩＩＩ）、天候（ＩＶ）、湿度（Ｖ）、路面条件（ＶＩ）等を選定できる。
この初期条件は、車両だけではなく飛行機等、その他の乗り物で設定する事ができる、車両、飛行機であれば、水平状態を基準として、また、カヌーの川下りなどでは下降姿勢を基準と定めることができる。
まずシミュレーションソフト実行部５００は固有情報ステータスメモリ４３０からシミュレーション駆動部３００のイニシャライズデータを獲得する（Ｓ１）。次に、シミュレーションソフト実行部５００はこの上記設定された初期条件に基づいてシミュレーション駆動部３００を初期状態にする。そして、サラウンド音声発生部３１０と立体映像表示装置３２０にサラウンド音声及び立体映像信号を出力する（Ｓ２）。
同時に、モジュールファイル決定部５５０は、操縦装置３８０からの情報でモーションモジュール１１０から適合するファイルを検索して指定する（Ｓ３）。
この指定により、モーションモジュール１１０から６軸のモーションデータを出力され、モーションデータ比較器２３１では操縦装置３８０からの操縦信号と前記イニシャライズデータとから、モーション駆動装置３３０の駆動の基本となる６軸のデータを出力する（Ｓ４、図７参照）。モーションデータ比較器２３１ではこのデータと現状動作情報メモリ４２０からの現状データとを比較し、その差分（６軸）をフィードバックメカニズム３９０とモーションデータコンバータ２３２に出力する（Ｓ５）。
するとフィードバックメカニズム３９０では操縦装置３８０の操舵ハンドル３８１、ギヤチェンジレバー３８２、アクセルペダル３８３，ブレーキペダル３８４に反力を発生させる。この反力は、操舵ハンドル３８１の振動等として反映される。
モーションデータコンバータ２３２では、前記６軸のモーションデータ比較器２３１に送り、モーションデータコンバータ２３２は、現状動作情報メモリ４２０からの絶対位置情報及び姿勢データを得て、３軸の姿勢データを出力する（Ｓ６）
この３軸の姿勢データに基づいて、モーションベースコントローラ２３３は、固有情報ステータスメモリ４３０を書き換える（Ｓ７）と共に、モータアンプ４１０にモータ位置指令パルスを発生し（Ｓ８）を介して３軸のデータでモーション駆動装置３３０を駆動する（Ｓ９）。
そして搭乗者１によって操縦装置３８０が操作されたときには、上述のＳ１〜Ｓ９までを繰り返し行い、モーション駆動装置３３０を駆動するものである。尚、モーションモジュール１１０は図６にこのような車両の走行条件に合致するファイルを、振動モジュール１４０には同様に合致するファイルを格納している。
そして、これらのモーションおよび振動のオン時刻、サステイン時間、およびオフ時刻を指定することにより、図９に示すような特性を持った動きおよび振動駆動信号が出力され、モーション駆動装置３３０および振動駆動装置３５０が駆動される。
ここで、モーション駆動装置３３０は、電動機とリンクとを用いた構造を採用することができる他、油圧その他の駆動源を使用して構成することができる。
また、振動駆動装置３５０は電磁式、あるいは液圧式のアクチュエータを使用することができる。
また、立体映像表示装置３２０は、上記の制御と同様の制御がなされ、車両の窓から見える立体映像、計器等が表示され。この映像データは、立体映像モジュール１３０に格納された立体映像データが立体映像データ制御装置２１０で選択処理されて立体映像表示装置３２０に表示される。
次に、音声の出力について説明する。
本例では音声は５．１サラウンド方式で搭乗者に再生される。この音声は走行音、車体、タイアのきしみ音、風切り音、観衆の歓声、効果音、音楽など車体の配置位置、走行位置、走行状態により出力される。これらのデータはシミュレーションソフト実行部５００から画像データと同様にシミュレーションソフト実行部５００が選択して出力する。
次に気象状態の再現および匂い発生の再現について説明する。
本例では、気象の再現として、走行風の状態（風力、温度、湿度）、霧のうち走行風を再現するためファンを使用する。
本例では匂いとして、タイアの焦げる匂いやエンジンオイルの匂い、排気ガスの匂いを出力するようにしても良い。これらの匂いは、匂い源を封入したマイクロカプセルを用いて再現することができる。
これら天候、および匂いのデータについてもモーション駆動と同様にファイル化された気象状態モジュール、匂いモジュールからシミュレーションソフト実行部５００が選択して各出力装置が出力する。
尚上記の実施の形態では、車両の走行のシミュレーションについて説明したが、シミュレーションの対象は車両に限ることなく、航空機、船舶その他の移動体であっても良い。これらの場合映像、音声、モーションは実際のシステムで録画、録音、計測したデータから作成することができるほか、コンピュータ・グラフィックスでも制作できる。また、対象システムを、実在の乗り物、ゲーム中の架空の乗り物とすることもでき、この場合も前記実在の対象と同様である。
さらに、本発明に係るシミュレーション装置においては、ソフトウエアの内容設定に基づいてシミュレーション駆動部に予め定められた流れの映像音声モーション等を表示することができる。このようなシミュレーションでは操縦装置からの操縦を行うことなく一定のシミュレートを実行する。このようなシミュレーションは、インタラクティブなシミュレーションの前の体験、あるいは模範として搭乗者に体験させれば有効である。このようなシミュレーションの内容はすべてソフトウエアのコンテンツによる。
また、対戦型ゲームに本発明のシミュレーション装置を適用することができ、対戦相手からの攻撃や衝突に対応する動きも上記モジュールに入力しておけばシミュレーションソフト実行部５００が適宜選択してシミュレーション制御装置２００からシミュレーション駆動部３００に信号が伝わりそれらのモーション、振動、音声等が再生される。
尚、上記例では、立体映像、サラウンド音声は、シミュレーションソフト実行部５００にサラウンド音声発生部５２０、立体映像発生部５３０で発生したが、図９に示すように、シミュレーションソフト実行部５００にサラウンド音声発生部、立体映像発生部を設けずソースモジュール部１００に立体映像モジュール１５０とサラウンド音声発生モジュール１６０を設けるようにしてもよい。

本発明に係るシミュレーション装置は次のような利用可能性がある。
請求の範囲１の発明は、搭乗者の操作入力に従って操作される対象システムをシミュレートし、対象システムのシステムの状態および／またはシステム内における人物が知覚する体感情報を再現するシミュレーション装置であって、シミュレーションソフトを実行するシミュレーションソフト実行部と、搭乗者が前記シミュレーションされた対象システムを操作する操縦装置と、搭乗者の対象システム内での景観の奥行き感や距離感を再現する立体映像表示装置、音声再生装置、座席等のモーション再現装置、振動再現装置、匂い再現装置、気象状態再現装置のうち、少なくとも立体映像を表示する立体映像表示装置を備えたシミュレーション駆動部と、を備え、搭乗者に奥行き感や距離感を体感できる立体画像表示をすることができ、且つインタラクティブなシミュレーション動作をすることが可能となるように構成したことを特徴とするものである。
本発明のシミュレーション装置によれば、シミュレーション装置の搭乗者は、実際の対象内で体感する奥行き感（距離感及び方向感覚）のある立体映像を見ながら操縦装置でシミュレーション対象を操縦することができ、きわめて本物に近いリアルなシミュレーション体験をすることができる。また、音声、座席のモーション、振動、オイル等の焼ける匂い、気象状態、例えば風、霧、雨などを再現することにより、よりリアルなシミュレーションを体験できる。ここで、立体映像の表示方式は特に限定されることなく、時分割シャッター又は偏光眼鏡を装着して鑑賞する方式、レンチキュラ方式、パララックスバリア方式、ＨＯＥ素子方式、ヘッドマウンテンディスプレイ方式に加えて、バックライト方式、超多眼方式などにより眼鏡無しで、直接立体映像を鑑賞する方式を採用することもできる。
請求の範囲２の発明は、前記シミュレーション駆動部には、ソースモジュール部が接続され、このソースモジュール部に格納されるデータは、シミュレーション駆動部の各再生装置に対応する実際のシステムにおける計測データに基づいて作成したので、各モジュールは独立構成させて構成しても、ひとまとめとして構成しているから、容易に交換することができると共に、同じシミュレーション装置であっても、異なる多種多様の乗物シミュレーションを体験することができる。尚、ファイル化とは、最小単位のデータのまとまりを１つもしくは複数集め１としたものである。モジュールには、例えば車の車種、映像、音声、モーション、振動、天候、匂いを一まとまりとしたファイルを格納できる他、車の細部例えばエンジンの種類ごとにそのモーション、振動、音声をそれぞれ別のひとまとまりとしたファイルとして格納することができる。さらに、走行場所の細部、天候、匂いの細部をひとまとまりのデータとすることもできる。そして、本発明では、各データは実際のシステムにおける計測データから作成することができるので、複雑な動きであっても簡単に作成することができる他、よりリアルなデータを作成することができ、シミュレーション装置の操縦者は、実際に操縦によって得られる映像や音声、モーション、振動、匂い、気象状態のもとでの操縦感覚と同じ操縦感覚を仮想体験でき、ゲームの興味を長期間持続させることができる。
請求の範囲３の発明は、前記シミュレーション駆動部の各装置は、基準時間に同調するように制御されるので、装置の時間的な制御は、この基準時間に基づいて同調させるので、再現される各動作が時間的にずれることが無くなる。したがって、各装置の再現は、基準時間の経過に沿って遅延、先送りされ、常に立体画像の動きと、その他の再現とは同調される。このため、正確な操作が可能となり、また、乗り物酔いなどの搭乗者身体の不調を未然に防止することができる。
請求の範囲４の発明は、前記動きモジュールは、対象システムの搭乗者席での動きのを格納しており、前記シミュレータ制御装置はモーション駆動装置を駆動する自由度に合致する信号であって、前記表示映像情報と同調した駆動信号を出力する動きデータ制御装置を備えて構成されているので、モーションベースを小型化することができ、小型の再現装置であっても、正確な動きを実現することができる。動きモジュールのファイルは、動きデータ、例えば、ＸＹＺ方向の加速度とＸＹＺ軸まわりの角速度データでファイル化されており、異なる機構構造を持つモーション駆動装置に対応させ、前記６軸の姿勢制御データを使用するモーション駆動装置の機能特性に合わせて自動的にパラメータを変更して座席の姿勢に対応させることができる。たとえば、搭乗者席は縦揺れ（ピッチング）、横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度で動作する。これにより、例えば６軸（ＸＹＺ方向の加速度とＸＹＺ軸まわりの角速度データ）を搭乗者席の移動を座席の姿勢として、容易に再現することができる。勿論、この動きデータは、６軸データに限定されるものではなく、また、初期設定データも含まれる。初期設定データとしては、例えば、シミュレートする対象の初期状態の姿勢、たとえば水平、傾斜に合わせて最初から姿勢を設定できる。車両、飛行機であれば、水平状態を初期姿勢として、また、カヌーの川下りなどでは下降姿勢を初期姿勢と定めることができる。従って、限られた装置の動きを最大限に発揮させることができる。
請求の範囲５の発明は、前記プログラムソフト実行部は、シミュレーション駆動部とイニシャルデータの授受を行い、動きデータ制御装置にシミュレーション駆動部の駆動可能情報に合致した駆動情報を出力させるように構成したので、プログラム実行部は、シミュレーションの最初にシミュレーション駆動部の駆動自由度、駆動範囲などについて情報を受け取りそれに合致した動きモジュールを作成する。従って、同じプログラムソフトで多種多様の装置に対応することができる。
請求の範囲６の発明は、前記シミュレーション装置には、搭乗者の生体情報を採取する生体センサを備え、シミュレーション制御装置は、搭乗者の状態を出力するように構成されているので、シミュレーション装置に搭乗した搭乗者の身体の状態、例えば心拍や呼吸数を知ることができ、その緊張状態、弛緩状態などが把握できる。このため、シミュレーション装置車両、飛行機等の操縦適正試験や乗り心地のシミュレーションに適応させることができることは勿論、操縦者の心理状態も計測することができ、この心理データに基づいてシミュレーションによる効果データとして活用することができる。また、搭乗者の生体状態を搭乗者自身に表示することもできるほか、シミュレーション装置の管理者が搭乗者の生体状態の経歴を採取し後のソフトウエア開発の参考にすることができる。
請求の範囲７の発明は、前記シミュレーション装置は、生体センサからの情報により、シミュレーションストーリを変化させるように構成したので、生体センサからの情報に基づいて予め定められたシミュレーションのストーリを変更することができ、より安全性を向上させることができる。さらに、搭乗者の興奮度に応じてゲームのストーリ展開を変更させたりすることができ、搭乗者の興味を引くことができる。また、搭乗者の生体状態を搭乗者自身に表示することもできるほか、シミュレーション装置の管理者が搭乗者の生体状態の経歴を採取し後のソフトウエア開発の参考にすることができる。
請求の範囲８の発明は、シミュレーション装置に入力される各データを送受信する手順が予め統一されたフォーマットにより記述されているので、新たなソフトウエアの開発の際、各ソフトウエアの開発制作スピードを迅速化することができる。

この発明は，各種車輛，航空機，船舶の双方向型（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）操縦やインタラクティブなゲーム（プレイヤーが筋の展開を選択できるゲームをいう。）を仮想体感することができるシミュレーション装置（ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）に係り，特に，画像の動きを実写やコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）をシミュレーション化してモジュール化された環境状況データや動きデータを選択することで，様々なバリエーションに即応することができるシミュレーション装置に関する。

良く知られているように，シミュレーション装置は，シミュレートするシステム，例えば，車両や航空機等において，操縦者が体感する状況を仮想体験することができる装置として，車輛，航空機，船舶の操縦者訓練用のものから，ゲームセンター，遊園地等の遊技場に設置されるゲームマシン，或は，家庭で使用されるビデオゲーム用のものまで多種多様のものが提案されている。

ところで，従来のこの種のシミュレーション装置としては，殆どのものが２次元映像（平面映像）と音声とを再現し，これを基に操作者が操縦可能な，即ち，インタラクティブにシミュレート可能とするコンピュータゲームが知られている。これらのゲームとしては，自動車のレーシングゲーム，飛行機の飛行シミュレーションゲーム，鉄道車両の運転シミュレーションゲームなど，これも多種多様のものが提案されている。

しかしながら，このような従来のコンピュータゲームやシミュレーション装置は，単に平面的な２次元映像と，この画像に対応する音声が再生されているだけであるため，奥行き感覚がなく，例えば，ブレ−キングしたときの車両等の停止までの距離感が掴めない等の課題を有していた。

一方，動きを体感できるシミュレーション装置としては，例えば，操縦席に振動や回転或は揺動を与え，操縦者に臨場感を与える立体シミュレーション装置がテーマパークのアトラクション等で用いられている。しかし，これらの動きも，実際の機体の動きから作成したものではなく，モーションプログラマーが手動で入力した動きプログラムによってコントロールしているのが現状である。

しかし，このような従来の立体シミュレーション装置は，操縦できるモードが限定されているため，実際の車両等の動きに即した操縦が不可能であり，実際の車両等の操縦とは似ても似つかぬ単なるゲームとしての趣向性しかないため，ストーリが同じとなり飽きられ易い，という問題を有していた。

また，本格的なシミュレーション装置として，航空機の操縦者訓練用のシミュレーション装置が知られている。この操縦者訓練用のシミュレーション装置は，シミュレートする機体の実物大のコックピットに操縦者を搭乗させ，前方スクリーンに立体映像や平面映像，音声を提供しつつ，実物のコックピット全体を，操縦者の操縦に対応させて大がかりな駆動システムで動かし振動させているものであって，操縦者訓練の目的のために莫大な費用を費やして製造された専門の大型装置であり，航空機のシミュレーションのみ，それも一種類の機体のシミュレーションしか行えないものであり，汎用性があるものではなかった。また，このようなシミュレーション装置は，操縦者訓練専用のものであり，一般者が手軽にシミュレーションを楽しむことができるものではなかった。

この発明は，かかる現状に鑑み創案されたものであって，その目的とするところは，各種車輛，航空機，船舶のインタラクティブな操縦やインタラクティブなゲームを，奥行きや距離感を視認可能な３次元画像を，実写やコンピュータ・グラフィックスをシミュレーション化することによってモジュール化した環境モジュールや動きモジュールを選択することで，より高速で，動き再現性をより高精度化した環境のもとで様々なバリエーションのより現実に近い感覚で仮想体感をすることができるシミュレーション装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するため，請求項１に記載の発明は，搭乗者の操作入力に従って操作される対象システムをシミュレートし，対象システム内における人物が知覚する体感情報を再現するシミュレーション装置であって，シミュレーションソフトを実行するシミュレーションソフト実行部と，搭乗者が前記シミュレーションされた対象システムを操作する操縦装置と，搭乗者の対象システム内での景観を再現する映像表示装置，音声再生装置，座席等のモーション再現装置，振動再現装置，匂い再現装置，気象状態再現装置のうち，少なくとも映像表示装置を備えたシミュレーション駆動部と，を備え，該シミュレーション駆動制御部にはソースモジュール部が接続され，このソースモジュール部に格納されるデータは，シミュレーション駆動部の映像表示装置，音声再生装置，座席等のモーション再現装置，振動再現装置，匂い再現装置，気象状態再現装置の各再生装置に対応する実際のシステムにおける計測データに基づいて作成し，モジュール化したデータによって，インタラクティブなシミュレーション動作をすることが可能となるように構成したことを特徴とするものである。

また，請求項２に記載の発明は，請求項１に記載のシミュレーション装置を技術的前提とし，前記映像表示装置は，立体映像を表示する装置で構成され，搭乗者に奥行感や距離感を体感することができるように構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は，請求項１又は請求項２のいずれかに記載のシミュレーション装置を技術的前提とし，前記シミュレーション駆動部の各装置は，立体映像の各フレームに付記された基準時刻に同調するように制御されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は，請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のシミュレーション装置を技術的前提とし，前記シュミレーションソフト実行部は，シミュレーション駆動部の固有情報ステータスメモリーとイニシャライズデータの授受を行い，シミュレーション駆動制御部にシミュレーション駆動部の駆動自由度，駆動範囲に合致した駆動情報を出力させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば，搭乗者の操作入力に従って操作される対象システムをシミュレートし，対象システムのシステム状態および／またはシステム内における人物が知覚する体感情報を再現するシミュレーション装置であって，シミュレーションソフトを実行するシミュレーションソフト実行部と，搭乗者が前記シミュレーションされた対象システムを操作する操縦装置と，搭乗者の対象システム内での景観を再現する映像表示装置，音声再生装置，座席等のモーション再現装置，振動再現装置，匂い再現装置，気象状態再現装置のうち，少なくとも映像表示装置を備えたシミュレーション駆動部と，を備え，該シミュレーション駆動制御部にはソースモジュール部が接続され，このソースモジュール部に格納されるデータは，シミュレーション駆動部の映像表示装置，音声再生装置，座席等の動きを再現する装置，振動再現装置，匂い再現装置，気象状態再現装置の各再現・再生装置に対応する実際のシステムにおける計測データに基づいて作成し，モジュール化したデータによってインタラクティブなシミュレーション動作をすることが可能となるように構成したので，各モジュールは独立構成させて構成しても，ひとまとめとして構成しているから，容易に交換することができると共に，同じシミュレーション装置であっても，異なる多種多様の乗物シミュレーションを体験することができる。尚，ファイル（モジュール）化とは，最小単位のデータのまとまりを１つもしくは複数集め１としたものである。モジュールには，例えば車の車種，映像，音声，モーション，振動，天候，匂いを一まとまりとしたファイルを格納できる他，車の細部，例えばエンジンの種類ごとにそのモーション，振動，音声をそれぞれ別のひとまとまりとしたファイルとして格納することができる。さらに，走行場所の細部，天候，匂いの細部をひとまとまりのデータとすることもできる。そして，本発明では，各データは実際のシステムにおける計測データから作成することができるので，複雑な動きであっても簡単に作成することができる他，よりリアルなデータを作成することができ，シミュレーション装置の操縦者は，実際に操縦によって得られる映像や音声，モーション，振動，匂い，気象状態のもとでの操縦感覚と同じきわめて本物に近い操縦感覚を仮想体験でき，ゲームの興味を長期間持続させることができる。

また，請求項２に記載の発明によれば，前記映像表示装置は，立体映像を表示する装置で構成され，搭乗者に奥行感や距離感を体感することができるように構成されているので，シミュレーション装置の搭乗者は，実際の対象内で体感する奥行き感（距離感）のある立体映像を見ながら操縦装置でシミュレーション対象を操縦することができる。ここで，立体映像の表示方式は特に限定されることなく，時分割シャッター又は偏光眼鏡を装着して鑑賞する方式，レンチキュラ方式，パララックスバリア方式，ＨＯＥ素子方式，ヘッドマウンテンディスプレイ方式に加えて，バックライト方式，超多眼方式などにより眼鏡無しで，直接立体映像を鑑賞する方式を採用することもできる。

さらに，請求項３に記載の発明によれば，前記シミュレーション駆動部の各装置は，立体映像の各フレームに付記された基準時刻に同調させるので，再現される各動作が時間的にずれることが無くなる。したがって，各装置の再現は，基準時間の経過に沿って遅延，先送りされ，常に立体画像の動きと，その他の再現とは同調される。このため，正確な操作が可能となり，また，乗り物酔いなどの搭乗者身体の不調を未然に防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば，シュミレーションソフト実行部は，シミュレーション駆動部の固有情報ステータスメモリーとイニシャライズデータの授受を行い，シミュレーション駆動制御部にモーション再現装置の駆動自由度，駆動範囲に合致した駆動情報を出力させるように構成したので，シミュレーションソフト実行部は，シミュレーションの最初にモーション再現装置の駆動自由度，駆動範囲などについての情報を受け取りそれに合致したモーションモジュールを作成する。従って同じシミュレーションソフトで多種多様のモーション再現装置に対応することができる。

以下，この発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚，以下に述べる実施の形態は，この発明の好適な具体例であるから，技術的に好ましい種々の限定が付されているが，この発明の範囲は，以下の説明において特にこの発明を限定する旨の記載がない限り，これらの形態に限られるものではない。また，本明細書において「動源」とは，動きデータをパッケージ（モジュール）化したファイルを意味する概念である。「動源」は，例えば，自動車の場合，その車種，右旋回の動作，左旋回の動作，エンジンの型式，走行場所（市内，鈴鹿・富士・茂手木サーキット，山道，アイスバーン，雪道等），気象条件等の個々の環境を光ディスク，メモリ素子等にモジュール化し記録したものをいい，これら動源の中から１又は複数を選択して，これを組み合わせることで，所望の仮想走行体験をすることができる。

図１は，本発明に係るシミュレーション装置の基本構成を示すブロック図，図２は，本発明に係るシミュレーション装置の実施形態を示すブロック図である。

本例において，シミュレーション装置１０は，シミュレーション装置１０を駆動するデータファイルを格納するソースモジュール部１００と，前記ソースモジュール部１００からの信号を処理して駆動信号にするシミュレーション駆動制御部２００と，前記シミュレーション駆動制御部２００の駆動信号に基づいて搭乗者１にシミュレーション動作を行うシミュレーション駆動部３００と，前記ソースモジュール部１００の出力に前記操縦装置からの入力信号を加算して前記シミュレーション駆動制御部２００に送出する全体処理装置と前記ソースモジュール部１００と，記録媒体６００等のシミュレーションソフトウエアを再生し，ソースモジュール部１００とシミュレーション駆動制御部２００とにデータを転送するとともに全体の制御を行うシミュレーションソフト実行部５００とからなる。

以下，シミュレートする対象は自動車であるものとして説明する。また，シミュレーションソフトウエアが格納された記録媒体６００には，制御プログラムの他，シミュレートする自動車の立体映像データ，サウンド音声データ，モーションモジュール用データ，振動モジュール用データ，匂いモジュール用データ，気象モジュール用データが格納されている。これらのデータは記録媒体６００に格納されたデータであり，実際のシステム中の稼働中に採集したデータ，例えばモーションデータであれば，実際の自動車の動きを計測することにより得る。また，同様に，音声データ，振動データ，匂いデータ，気象状態データも実際の計測データからファイル化して記録媒体に格納されたデータを得る。また，立体映像データはコンピュータ・グラフィックスで得たものをファイル化して格納しておくか，実写の映像データをファイル化して格納しておく。また，本システムの同調には，映像データの各フレームに付された時刻を基準として用い，各データにもその同調信号として映像データと同周期の基準時間を付記するものとしている。なお，前記記録媒体に記録される情報は，シミュレーション装置を汎用化するため，形式を規格化しておくことが望ましい。

シミュレーションソフト実行部５００は，前記記録媒体６００を再生するソフト読取部５１０と，サウンドを発生するサウンド音声発生部５２０と，立体映像を再生する立体映像発生部５３０と，前記ソースモジュール部１００の各モジュール中からシミュレーションに必要なモジュールのファイルを決定するモジュールファイル決定部５５０とを備える。

シミュレーション駆動部３００は，搭乗者１が着席するシート３７０，該シート近傍に設けられ，シミュレートする対象すなわち自動車を操縦する操縦装置３８０，および搭乗者に対象システム内における体感状態を再現する再現装置として，前記搭乗者１に立体映像を表示する立体映像表示装置３２０，搭乗者１に，サウンド音声を再生するサウンド音声再生装置３１０，シートを縦揺れ（ピッチング），横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度で動作させるモーション再現装置３３０，シート３７０に振動を与える振動再現装置３４０，匂いを発生する匂い再現装置３５０，および搭乗者１に体感気象を再現する気象再現装置である送風機３６０を含んで構成される。

また，本例では，前記操縦装置３８０に操作に対する反力を生成するフィードバックメカニズム３９０を備えている他，搭乗者１の心拍数と呼吸数を計測する生体センサ４００を備える。また，本例では，操縦装置３８０には，操舵ハンドル３８１，ギヤチェンジレバー３８４，アクセルペダル３８３，ブレーキペダル３８２が設けられ，これらの操作により車両の運転をシミュレートする。また，本例では，フィードバックデータ装置から，操舵ハンドル３８１，ギヤチェンジレバー３８４，アクセルペダル３８３，ブレーキペダル３８２には操作に相当する反力が与えられる。

本例では，例えば液晶パネルを用いた立体映像表示装置３２０には車窓からの景色，車両の走行風景，道路マップ等が立体的に表示される。

また，シート３７０に設けられたシートベルトあるいはクッションには搭乗者１の心拍および呼吸数をモニタする生体センサ４００が設けられている。この生体センサ４００は，公知のものを用いればよい。この生体センサ４００の出力は公知の手法で心拍信号と，呼吸信号に変換され，シミュレーションソフト実行部５００にフィードバックされる。

シミュレーションソフト実行部５００では，この生体センサ４００からの信号を受け，乗り物酔い等の身体の不調を察知して，シミュレーション駆動部を停止させたり，搭乗者の興奮度に応じてゲームのストーリ展開を変更させたりすることができ，搭乗者の興味を引くことができる。また，搭乗者の興奮度を搭乗者自身に表示することもできるほか，シミュレーション装置の管理者が搭乗者の身体の状態の記録を採り後のソフトウエアの開発の参考にすることができる。

さらに，本例では，モーション再現装置３３０には，モーション再現装置３３０の駆動範囲を超えたことを判定するリミッタ４４０の他，現在のモーション再現装置３３０の状態すなわち絶対位置や姿勢データを格納した現状動作情報メモリ４２０と，このシミュレーション駆動部３００が駆動できる駆動系についての情報，すなわちシートを縦揺れ（ピッチング），横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度であること示す情報の他，ＩＤを格納する固有情報ステータスメモリ４３０とを備えている。

また，ソースモジュール部１００は，モーションモジュール１１０，振動モジュール１２０，匂いモジュール１３０，気象状態モジュール１４０を備える。このソースモジュール部１００には，記録媒体等のデータディスクを再生するシミュレーションソフト実行部５００が接続されている。

本例では，各モジュール１１０〜１４０はシミュレートする対象の情報例えば車の種類，走路の条件により選択されたモーション，振動，匂い，気象条件に関するデータをソフト読取部５１０が再生した記録媒体６００から書き込まれ，これらのデータをファイル定められた形式で格納している。これは例えば，図５に示すような車の各種動きを６軸の自由度で格納している。また，図６に示すような車の振動も同様に格納している。また，匂い，気象条件に関する前記車の種類，走路の条件により発生する状態のデータを格納している。これらのデータは車両の走行状態に合致するデータがモジュールファイル決定部５５０で指定され，図７に示すように出力される。この形式は，本例に限られず必要に応じて変更できる。しかし，シミュレーション装置を汎用化するため，形式を規格化しておくことが望ましい。

また，これらのモジュール１１０〜１４０は，シミュレーション対象に応じた記録媒体６００を再生することにより，モジュール内のデータを書き換えることができる。これにより，例えば車，飛行機などのシミュレーション対象に応じてモジュールを書き換えることにより，簡単に対応することができる。

さらに，本例では，上記ソースモジュール部１００からのデータを処理し前記シミュレーション駆動部３００に送出するシミュレーション駆動制御装置２００が設けられている。このシミュレーション制御装置２００は，前記ソースモジュール部１００の各ソースのデータをシミュレーション駆動部３００の各駆動装置で再現できる信号に変換すると共に，前記操縦装置３８０の操作によって変化する対象システムの挙動に従って信号を変更するものである。尚，本例では，立体映像，及びサラウンド音声については，シミュレーションソフト実行部からの信号によりサウンドデータ制御装置２１０を経てサラウンドスピーカ３１０へ，立体映像表示制御装置２２０を経て立体映像表示装置３２０に入力される。

また，このシミュレーション駆動制御装置２００は，動きデータを制御する動きデータ制御装置２３０と，振動データを制御する振動データ制御装置２４０と，匂いデータを制御する匂いデータ制御装置２５０と，気象状態データ，本例では風量を制御する気象状態制御装置であるファン制御装置２６０と，各制御装置２１０〜２６０の出力を同調させる同調装置２７０とからなる。この同調装置は，前記立体映像データの各フレームに付記された基準時刻（タイムコード）を基準として，各音声，モーション，振動，匂い，気象の各データが同調するよう，各制御装置２１０，２３０〜２６０での処理を遅延または先送りするように指示する。すなわち，本例では，立体映像，音声，モーション，振動等の各再現が時間のずれなく行われ，搭乗者の乗り物酔いを防止できる。

次に，モーションデータ制御装置２３０について説明する。本例でモーションデータ制御装置２３０は，モーションデータ比較器２３１とモーションデータコンバータ２３２とモーションデータコントローラ２３３とを含んで構成される。モーションデータ比較器２３１は，現状動作情報メモリー４２０からの信号とモーションモジュール１１０で指定されたモーションモジュール１１０値を比較して，その差分値をフィードバックメカニズム３９０とモーションデータコンバータ２３２に出力する。モーションデータコンバータ２３２は，この６自由度（６軸）の運動データをシートの縦揺れ（ピッチング），横揺れ（ローリング）及び上下動（ヒービング）の３自由度（３軸）の姿勢データに変換してモーションデータコントローラ２３３に出力する。これにより，搭乗者は，あたかも自動車が加速減速移動したような感覚を体感することができる。

この際，モーション再現装置３３０からの絶対位置情報及び姿勢データを参照する他，リミッタ４４０からの信号により，所定の値以上にモーション再現装置３３０が駆動されないよう制御する。

尚，モーションデータコンバータ２３２におけるモーションデータの変換は公知技術（特開平２００３−１０３０号公報参照）であるのでその説明は省略する。

次に，図２に基づいて，本例に係るシミュレーション装置の作動について説明する。この例は，主として座席の駆動（モーション）制御を例とするが，他のシミュレーション要素もこの例と同様に制御される。

まず，操縦装置３８０を入力手段として，車両走行のシミュレーションの初期条件を設定する。この時イニシャライズ手順として，ＩＤの確認，ステータスの確認が行われる。

本例では初期条件を選択する指標として，車両条件とし図３に示すような車種（ａ），エンジン（ｂ），シフト（ｃ），タイア（ｄ），エア圧（ｅ）等を選択できる。また，走行地の条件として図４に示すように，走路（Ｉ，Ｉ-Ｉ…Ｉ-ＩＶ），走行月（II），走行時時刻（III），天候（ＩＶ），湿度（Ｖ），気温（ＶＩ），路面温度（ＶＩＩ）等を選定できる。

この初期条件は，車両だけではなく飛行機等，その他の乗り物で設定する事ができる，車両，飛行機であれば，水平状態を基準として，また，カヌーの川下りなどでは下降姿勢を基準と定めることができる。

まずシミュレーションソフト実行部５００は固有情報ステータスメモリ４３０からシミュレーション駆動部３００のイニシャライズデータを獲得する（Ｓ１）。次に，シミュレーションソフト実行部５００はこの上記設定された初期条件に基づいてシミュレーション駆動部３００を初期状態にする。そして，サウンド音声再生装置３１０と立体映像表示装置３２０にサラウンド音声及び立体映像信号を出力する（Ｓ２）。

同時に，モジュールファイル決定部５５０は，操縦装置３８０からの情報でモーションモジュール１１０から適合するファイルを検索して指定する（Ｓ３）。

この指定により，モーションモジュール１１０から６軸のモーションデータを出力され，モーションデータ比較器２３１では操縦装置３８０からの操縦信号と前記イニシャライズデータとから，モーション駆動装置３３０の駆動の基本となる６軸のデータを出力する（Ｓ４）。モーションデータ比較器２３１ではこのデータと現状動作情報メモリ４２０からの現状データとを比較し，その差分（６軸）をフィードバックメカニズム３９０とモーションデータコンバータ２３２に出力する（Ｓ５）。

するとフィードバックメカニズム３９０では操縦装置３８０の操舵ハンドル３８１，ギヤチェンジレバー３８４，アクセルペダル３８３，ブレーキペダル３８２に反力を発生させる。この反力は，操舵ハンドル３８１の振動等として反映される。

モーションデータコンバータ２３２では，前記６軸のモーションデータ比較器２３１からのデータを得て，３軸の姿勢データを出力する（Ｓ６）。

この３軸の姿勢データに基づいて，モーションデータコントローラ２３３は，現状動作情報ステータスメモリ４２０を書き換える（Ｓ７）と共に，モータアンプ４１０にモータ位置指令パルスを発生し（Ｓ８）を介して３軸のデータでモーション再現装置３３０を駆動する（Ｓ９）。

そして搭乗者１によって操縦装置３８０が操作されたときには，上述のＳ１〜Ｓ９までを繰り返し行い，モーション再現装置３３０を駆動するものである。

尚，モーションモジュール１１０には，このような車両の走行条件に合致するファイルを，振動モジュール１２０には同様に合致するファイルを格納している。

そして，これらのモーションおよび振動のオン時刻，サステイン時間，およびオフ時刻を指定することにより，図８に示すような特性を持った動きおよび振動再現信号が出力され，モーション再現装置３３０および振動再現装置３５０が駆動される。

ここで，モーション駆動装置３３０は，電動機とリンクとを用いた構造を採用することができる他，油圧その他の駆動源を使用して構成することができる。

また，振動再現装置３５０は電磁式，あるいは液圧式のアクチュエータを使用することができる。

また，立体映像表示装置３２０は，上記の制御と同様の制御がなされ，車両の窓から見える立体映像，計器等が表示され。この立体映像データは，立体映像モジュール５３０に格納された立体映像データが立体映像表示制御装置２２０で選択処理されて立体映像表示装置３２０に表示される。

次に，音声の出力について説明する。

本例では音声は，走行音，車体，タイアのきしみ音，風切り音，観衆の歓声，効果音，音楽など車体の配置位置，走行位置，走行状態により出力される。これらのデータはシミュレーションソフト実行部５００から立体映像データと同様にシミュレーションソフト実行部５００が選択して出力する。

次に気象状態の再現および匂い発生の再現について説明する。

本例では，気象の再現として，走行風の状態（風力，温度，湿度），霧のうち走行風を再現するためファンを使用する。

本例では匂いとして，タイアの焦げる匂いやエンジンオイルの匂い，排気ガスの匂いを出力するようにしても良い。これらの匂いは，匂い源を封入したマイクロカプセルを用いて再現することができる。

これら天候，および匂いのデータについてもモーション駆動と同様にファイル化された気象状態モジュール，匂いモジュールからシミュレーションソフト実行部５００が選択して各出力装置が出力する。

尚，上記の実施の形態では，車両の走行のシミュレーションについて説明したが，シミュレーションの対象は車両に限ることなく，航空機，船舶その他の移動体であっても良い。これらの場合映像，音声，モーションは実際のシステムで録画，録音，計測したデータから作成することができるほか，コンピュータ・グラフィックスでも制作できる。また，対象システムを，実在の乗り物，ゲーム中の架空の乗り物とすることもでき，この場合も前記実在の対象と同様である。

さらに，本発明に係るシミュレーション装置においては，ソフトウエアの内容設定に基づいてシミュレーション駆動部に予め定められた流れの映像音声モーション等を表示することができる。このようなシミュレーションでは操縦装置からの操縦を行うことなく一定のシミュレートを実行する。このようなシミュレーションは，インタラクティブなシミュレーションの前の体験，あるいは模範として搭乗者に体験させれば有効である。このようなシミュレーションの内容はすべてソフトウエアのコンテンツによる。

また，対戦型ゲームに本発明のシミュレーション装置を適用することができ，対戦相手からの攻撃や衝突に対応する動きも上記モジュールに入力しておけばシミュレーションソフト実行部５００が適宜選択してシミュレーション駆動制御装置２００からシミュレーション駆動部３００に信号が伝わりそれらのモーション，振動，音声等が再生される。

尚，上記例では，立体映像，サラウンド音声は，シミュレーションソフト実行部５００にサウンド音声発生部５２０，立体映像発生部５３０で発生したが，図９に示すように，シミュレーションソフト実行部５００にサウンド音声発生部，立体映像発生部を設けずソースモジュール部１００に立体映像モジュール１５０とサウンド音声発生モジュール１６０を設けるようにしてもよい。

本発明に係るシミュレーション装置の基本構成を示すブロック図である。 本発明に係るシミュレーション装置の実施形態を示すブロック図である。 シミュレーション装置の、初期設定項目のうち車両の選択リストを示す図である。 シミュレーション装置の，初期設定うち走行個所の選択リストを示す図である。 シミュレーション装置の，動源の内容の一例示す図である。 シミュレーション装置の，振動ジェネレータの内容の一例を示す図である。 シミュレーション装置のデータ指定様式の一例を示す図である。 シミュレーション装置の動源の出力の状態を示す図である。 シミュレーション装置の他の例に係るソースモジュール部の構成を示す図である。

Claims (8)

1. 搭乗者の操作入力に従って操作される対象システムをシミュレートし、対象システムのシステムの状態および／またはシステム内における人物が知覚する体感情報を再現するシミュレーション装置であって、シミュレーションソフトを実行するシミュレーションソフト実行部と、搭乗者が前記シミュレーションされた対象システムを操作する操縦装置と、搭乗者の対象システム内での景観の奥行き感や距離感を再現する立体映像表示装置、音声再生装置、座席等のモーション再現装置、振動再現装置、匂い再現装置、気象状態再現装置のうち、少なくとも立体映像を表示する立体映像表示装置を備えたシミュレーション駆動部と、を備え、搭乗者に奥行き感や距離感を体感できる立体画像表示をすることができ、且つインタラクティブなシミュレーション動作をすることが可能となるように構成したことを特徴とするシミュレーション装置。
2. 前記シミュレーション駆動部にはソースモジュール部が接続され、このソースモジュール部に格納されるデータは、シミュレーション駆動部の各再生装置に対応する実際のシステムにおける計測データに基づいて作成したものであることを特徴とする請求の範囲１に記載のシミュレーション装置。
3. 前記シミュレーション駆動部の各装置は、基準時間に同調するように制御されることを特徴とする請求の範囲１または請求の範囲２のいずれかに記載のシミュレーション装置。
4. 前記動きモジュールは、対象システムの搭乗者席での動きのを格納しており、前記シミュレータ制御装置はモーション駆動装置を駆動する自由度に合致する信号であって、前記表示映像情報と同調した駆動信号を出力する動きデータ制御装置を備えたことを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載のシミュレーション装置。
5. 前記プログラムソフト実行部は、シミュレーション駆動部とイニシャルデータの授受を行い、動きデータ制御装置にシミュレーション駆動部の駆動可能情報に合致した駆動情報を出力させることを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲４のいずれかに記載のシミュレーション装置。
6. 前記シミュレーション装置には搭乗者の生体情報を採取する生体センサを備え、シミュレーション制御装置は、搭乗者の状態を出力することを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲５のいずれかに記載のシミュレーション装置。
7. 前記シミュレーション装置は、生体センサからの情報により、シミュレーションストーリを変化させることを特徴とする請求の範囲６に記載のシミュレーション装置。
8. 請求の範囲１乃至請求の範囲９のいずれかのシミュレーション装置を駆動するシミュレーション装置のデータ授受方法であって、シミュレーション装置に入力される各データを送受信する手順が予め統一されたフォーマットにより記述されていることを特徴とするシミュレーション装置のデータ授受方法。

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